淺談混凝土耐久性問題

【摘 要】著重分析了影響混凝土耐久性的因素， 總結了提高混凝土耐久性的技術措施， 并提出了在設計施工中應該注意的問題， 以提高混凝土的耐久性， 延長混凝土結構的使用壽命。

【關鍵詞】混凝土；耐久性；強度；抗滲性；外加劑

混凝土是一種很重要的應用非常廣泛的建筑材料， 它具有各種強度以及防滲、保溫、耐火、耐蝕、防輻射等多種性能， 其中強度和耐久性一直作為混凝土兩大基本性能。所謂混凝土耐久性是指混凝土在使用過程中， 在各種人為的或自然的因素作用下， 保持自身各種性能的一種性質。在結構設計中， 混凝土除具有足夠的強度外， 還必須具有足夠的耐久性， 混凝土的耐久性越來越受到人們的重視。

1、影響混凝土結構耐久性能的因素

1）強度。混凝土（ 抗壓）強度是混凝土力學性能的考核指標和工程驗收標準。一般來說， 混凝土的強度越高， 硬化水泥漿體分布越均勻， 其結構越致密， 雖然自干燥也會導致微裂縫的出現，還會增大在水化熱產生的溫度梯度作用下的開裂危險， 但從整體上來看， 強度越高的混凝土其抗化學腐蝕性和耐久性越好。

2）抗滲性。混凝土的滲透性是衡量其耐久性的最重要的綜合指標。它既控制著水及侵蝕性液體或氣體滲入的速率， 又會導致這些有害物質的滲入， 對混凝土產生凍融循環、鋼筋銹蝕以及堿）骨料反應等破壞作用， 影響混凝土的耐久性。混凝土的滲透性越低， 抗滲性越好， 則其耐久性也越好。

3）抗凍性。混凝土的抗凍性是指其抵抗凍融循環， 容納水并使冰凍產生的壓力得以釋放和緩解的能力。抗凍性越好， 混凝土的耐久性就越好。

4）抑制堿-骨料反應。堿-骨料反應是指水泥中的堿和骨料中的活性氧化硅發生化學反應， 吸水后生成的堿-硅酸凝膠發生體積膨脹， 干燥后體積又收縮，致使混凝土開裂的現象。堿-骨料反應只有在水泥含堿量大于0. 4%， 骨料中又含有活性氧化硅， 同時有水分存在的時候， 才可能發生。堿-硅酸凝膠在干燥狀態下不產生體積膨脹， 對混凝土無破壞作用。因此， 預防堿-骨料膨脹反應必須要消除其發生反應的必要條件。

5）防止鋼筋銹蝕。鋼筋銹蝕被認為是混凝土結構破壞和耐久性不足的主要原因。據國內外大量研究表明， 引起混凝土中鋼筋銹蝕的因素是“鹽害”和混凝土保護層的碳化（ 中性化）。

2、提高混凝土結構耐久性的主要措施

1）水泥。水泥類材料的強度和工程性能， 是通過水泥砂漿的凝結硬化形成的， 水泥石一旦受損， 混凝土的耐久性就被破壞， 因此水泥的選擇應結合具體情況如工程特點、所處環境條件和施工條件等， 注意水泥品種的具體性能， 選擇堿含量小、水化熱低、干縮性小、耐熱性、抗水性、抗腐蝕性、抗凍性能好的水泥。

2）集料。集料的選擇應考慮其堿活性、耐蝕性和吸水率， 應限制黏土、淤泥、粉屑、硫酸鹽、硫化物、有機物及其他雜質等含量。同時選擇合理的級配， 改善混凝土拌合物的和易性， 提高混凝土密實度。

3）外加劑。混凝土外加劑包括減水劑、引氣劑、膨脹劑、緩凝劑等。高效減水劑的使用既可以為工程施工帶來方便， 又可以提高硬化后混凝土的強度和密實度； 使用高效引氣劑以使混凝土中產生孔徑小、間隔均勻閉氣孔， 提高混凝土的耐凍融性、對有害物質滲入的阻隔性和對有害應力的緩沖性等； 而使用膨脹劑可以減少混凝土的收縮， 提高混凝土的抗滲性， 減少裂紋； 對于大體積混凝土使用緩凝劑可以延遲水泥水化放熱高峰的時間， 降低混凝土的極限溫升， 避免混凝土出現溫度裂縫等。正確和合理的使用外加劑對混凝土耐久性十分重要。如使用不當， 會釀成事故。在選擇外加劑時， 就根據工程需要， 結合現場的材料情況， 按照有關標準要求， 通過試驗選擇外加劑品種， 并確定最佳摻量。

4）礦物摻合料。使用礦物摻合料主要包括使用磨細粒化高爐礦渣、硅灰、沸石粉、粉煤灰、火山灰、磨細石灰石粉、磨細石英砂粉等。礦物摻合料加入到混凝土中后主要能夠產生填充效應，形態效應， 從而改善混凝土的結構， 改善混凝土的耐久性。大量研究表明礦物摻合料能有效改善混凝土的性能， 改善混凝土內孔結構， 填充內部空隙， 提高密實度。高摻量混凝土還能抑制堿集料反應， 因而摻混合料是提高混凝土耐久性的有效措施。

5）密實抗滲劑。在混凝土中摻加無機的或有機的密實抗滲劑， 可以形成某種膠體或絡合物， 填充、填塞毛細孔縫， 從而提高混凝土的抗滲能力， 提高混凝土的耐久性。常用的密實抗滲劑有氯化鐵、氯化鋁、三乙醇胺、有機硅等。

3、混凝土設計施工中應注意的問題

1）結構構件應按其使用環境設計相應的混凝土保護層厚度，在不增加建筑物重量和成本的前提下盡量提高保護層厚度， 預防外界介質滲入內部腐蝕鋼筋。

2）混凝土配合比設計應根據結構設計的強度等級、結構部位、運輸距離、施工方式等來確定原材料的品種、規格及拌合物的坍落度等性能。在滿足混凝土強度、工作性的同時應根據使用環境考慮混凝土的耐久性能。

3）混凝土的攪拌和運輸。攪拌過程中應保證計量的準確性， 嚴格按照施工配合比的要求生產， 不定期抽查攪拌時間及混凝土拌合物的稠度、含氣量、水灰比、水泥含量及均勻性等。混凝土拌合物運輸至澆筑地點后應不發生分層離析現象。如有， 應進行二次攪拌。

4）混凝土施工與養護。施工過程中的主要控制措施是混凝土施工前做好施工計劃和施工方案。混凝土澆筑前對保護層厚度核查。澆筑時應注意通過澆筑高度和振搗器類型及振搗時間來控制混凝土的均勻性和密實性。在澆筑及靜置過程中應采取措施防止產生塑性收縮裂縫和塑性沉降裂縫。非結構性表面裂縫應在混

凝土終凝前修整。施工單位應根據施工對象、環境、水泥品種、外加劑以及對混凝土性能的要求， 提出具體的養護方案包括養護程序和方法、養護時間及養護要求， 并嚴格執行規定的養護制度， 使混凝土保持合理的溫度與濕度， 從而保障混凝土后期各種預期性能的形成和增長。

5）控制鋼筋的銹蝕。降低混凝土孔隙率、提高密實度、減緩碳化速度、減緩有害離子傳質速度、加入緩蝕劑或選擇耐蝕鋼筋、鋼筋表面涂層等。對已建鋼筋混凝土結構可采用電化學陰極保護。

6）結構的日常檢測與維護。結構耐久性和使用壽命的概念， 與使用階段的檢測、維護和修理不能分割， 對處理露天的惡劣環境下的基礎設施工程來說尤其如此。為了保證結構安全性和耐久性， 一些工程在建成后的使用過程中， 應該進行定期檢測和正常維護修理， 杜絕人為的破壞現象， 及時發現， 及時修理， 確保混凝土結構的正常使用。

4、結語

混凝土的耐久性是混凝土經濟性能的最重要影響因素。高性能混凝土HPC 是混凝土技術進入高科技時代的產物， 優異的耐久性是其最重要的特征。其耐久性可達百年以上，甚至可以達到500年，是普通混凝土的3 倍～10 倍。如前所述， 從施工便捷、降低造價、節省能源方面考慮， 混凝土達到高性能最重要的技術

手段是使用新型高效減水劑和超細活性礦物質摻合料。前者能降低混凝土水灰比、增長坍落度和控制坍落度損失， 給混凝土賦予高的密實度和優異的施工性能； 后者是通過摻加磨細火山灰質材料微硅粉、磨細礦渣或粉煤灰， 來填充膠凝材料的空隙， 有效降低孔隙尺寸和阻斷毛細孔， 參與膠凝材料的水化反應， 大幅度提高混凝土的抗滲性， 降低氯離子在混凝土中的滲透速率， 延遲腐蝕的開始和降低腐蝕開始后的速率， 減輕氯離子滲透對鋼筋的危害， 提高混凝土的抗化學侵蝕性及避免發生堿）骨料反應， 提高混凝土的耐久性和強度， 改善混凝土的性能。